DE102004049618B4

DE102004049618B4 - Hohlbaustein und Verwendung einer rieselfähigen Mischung

Info

Publication number: DE102004049618B4
Application number: DE102004049618A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr. Koslowski; Kai Martin; Werner Schwiebacher
Original assignee: Knauf Perlite GmbH
Current assignee: Knauf Performance Materials GmbH
Priority date: 2004-10-12
Filing date: 2004-10-12
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2024-10-13
Also published as: FR2876400B1; DE102004049618A1; FR2876400A1

Abstract

Hohlbaustein, dessen Hohlräume gefüllt sind mit einem abgebundenen Dämmmaterial auf Basis eines porösen Schüttgutes, wobei das Dämmmaterial gebildet ist aus einer Mischung, enthaltend poröses Schüttgut, Wasser und Stärke.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauelement in Form eines Hohlbausteins, dessen Hohlräume gefüllt sind mit einem Dämmmaterial auf Basis eines porösen Schüttguts, sowie die Verwendung einer Mischung zur Konfektionierung eines solchen Hohlbausteines.

Hohlsteine, deren Hohlräume gefüllt sind mit einem Dämmmaterial auf Basis eines porösen Schüttgutes, sind durch die DE 30 37 409 A1 bekannt. Als poröses Schüttgut, auf dessen Basis das Dämmmaterial gebildet ist, wird hier insbesondere auch geblähte Perlite verwendet.

Bei geblähter Perlite handelt es sich um ein körniges, poröses Schüttgut aus geblähter, natürlicher Perlite. Natürliche Perlite, ein vulkanisches Gesteinsglas, wird bei Erhitzung in Folge Wasserverdampfung stark expandiert (gebläht) und dadurch zu einem sehr porösen, leichten Schüttgut mit einem Schüttgewicht von nur etwa 30 bis 100 kg/m³.

Aufgrund seiner geringen Dichte eignet sich geblähte Perlite hervorragend als Isoliermaterial für Dämmzwecke.

Problematisch ist die Verwendung von geblähter Perlite zur Erstellung eines Dämmmaterials, mit dem die Hohlräume in einem Hohlbaustein verfüllt werden sollen. Denn um ein „Herausrieseln" der geblähten Perlite aus den Hohlräumen zu verhindern, muss die geblähte Perlite mit einem Bindemittel gebunden werden, so dass die geblähte Perlite nach dem Abbinden des Bindemittels in den Hohlräumen haften bleibt.

Die hierfür bekannten Bindemittel bestehen unter anderem aus Methylcellulose und/oder einer wässrigen Kunststoffdispersion. Aufgrund der hohen Porosität von geblähter Perlite oder einem sonstigen porösen Schüttgut dringt jedoch ein hoher Anteil dieser Kunststoffdispersion in die Perlite ein. Es werden daher hohe Mengen an Kunststoffdispersion benötigt, bis die geblähte Perlite stark „gesättigt" ist und überhaupt ein ausreichender Anteil an Kunststoffdispersion auf der Oberfläche der geblähten Perlite verbleibt, um die Körner aus geblähter Perlite miteinander verbinden zu können.

Die Verwendung von Methylcellulose als Bindemittel ist ungeeignet, da die klebenden Eigenschaften von Methylcellulose unzureichend sind. Ferner quillt Methylcellulose stark auf, so dass keine Volumenbeständigkeit erreichbar ist.

Insgesamt stellt sich die Mischung aus geblähter Perlite und Kunststoffdispersion damit als eine sehr feuchte, schlecht rieselfähige Masse dar. Die Verfüllung der Hohlräume in den Hohlbausteinen mit einer entsprechenden Mischung aus Kunststoffdispersion und geblähter Perlite ist daher problematisch, da die feuchte Masse nur sehr schlecht in die Hohlräume eindringt.

Dies kann dazu führen, dass die Mischung aus geblähter Perlite und Kunststoffdispersion nicht homogen in den Hohlräumen der Hohlbausteine verteilt ist. Beispielsweise können im mittleren Bereich der Hohlräume Freiräume verbleiben, die nicht mit der Mischung aus geblähter Perlite und Kunststoffdispersion verfüllt sind. Auch kann es im Randbereich der Hohlräume zur so genannten „Brückenbildung" kommen, also Bereichen, bei denen die Mischung aus geblähter Perlite und Kunststoffdispersion nicht in Kontakt mit der Wand des Hohlraumes steht, so dass die Verankerung der Mischung beziehungsweise des daraus erstellten Dämmelementes im Hohlraum häufig nur unzureichend ist. Im Extremfall kann dies dazu führen, dass die Mischung aus geblähter Perlite und Kunststoffdispersion beziehungsweise ein daraus gebildetes Dämmmaterial aus dem Hohlraum herausfällt.

Es hat zahlreiche Versuche gegeben, eine verbesserte Mischung zur Verfügung zu stellen, mit der Hohlräume in Hohlbausteinen verfüllt werden können. Beispielsweise wurde versucht, ein Eindringen des Bindemittels in die geblähte Perlite dadurch zu verhindern, dass die Körner aus geblähter Perlite vor dem Vermischen mit der Kunststoffdispersion an ihrer Oberfläche hydrophobiert wurden. Das hydrophobierte Perlitekorn konnte dann jedoch nur unzureichend von Bindemittel benetzt werden, wodurch der Kontakt zwischen den Körnern aus geblähter Perlite und Kunststoffdispersion vermindert wurde.

Ein weiterer Nachteil der Mischung aus geblähter Perlite und Kunststoffdispersion beziehungsweise eines daraus erstellten Dämmmaterials liegt auch in dessen ungünstiger Baustoffklasse, so dass das Dämmmaterial beziehungsweise ein unter Verwendung des Dämmmaterials erstellter Hohlbaustein regelmäßig allein den Baustoffklassen A2 bis B zugeordnet werden kann.

Schließlich ist die Verwendung der Kunststoffdispersion mit einer erheblichen Geruchsbelästigung in der Produktion verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hohlbaustein, zum Beispiel einen Hohlbauziegel, zur Verfügung zu stellen, dessen Hohlräume mit einem Dämmmaterial auf Basis eines porösen Schüttgutes, beispielsweise geblähter Perlite, gefüllt sind, wobei das Dämmmaterial homogen in den Hohlräumen des Hohlbausteines verteilt ist und gut mit dem Hohlbaustein verbunden ist. Ferner soll das Dämmmaterial beziehungsweise der unter Verwendung des Dämmmaterials konfektionierte Hohlbaustein eine nur geringe Brennbarkeit aufweisen, so dass der Hohlbaustein auch der Baustoffklasse A1 zuordenbar ist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine rieselfähige Mischung auf Basis eines porösen Schüttgutes und Wasser zur Verfügung zu stellen, die sich vorteilhaft zur Verfüllung von Hohlräumen in Hohlbausteinen eignet.

Zur Lösung der vorgenannten Aufgaben wird zum einen vorgeschlagen ein Hohlbaustein, dessen Hohlräume gefüllt sind mit einem Dämmelement auf Basis eines porösen Schüttgutes, wobei das Dämmmaterial gebildet ist aus einer Mischung, enthaltend poröses Schüttgut, Wasser, Stärke und gegebenenfalls weitere Komponenten.

Zur Lösung der weiteren Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen die Verwendung einer abgebundenen Mischung, enthaltend poröses Schüttgut, Wasser, Stärke und gegebenenfalls weitere Komponenten, zur Verfüllung von Hohlräumen in Hohlbausteinen.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Rieselfähigkeit der ein poröses Schüttgut enthaltenden Mischung erhöht werden muss, um die Hohlräume in den Hohlbausteinen einfacher mit der Mischung füllen zu können. Weiter wurde erkannt, dass die Rieselfähigkeit nur erhöht werden kann, wenn gleichzeitig der Feuchtigkeits-, beziehungsweise Wasseranteil in der Mischung aus porösem Schüttgut und Bindemittel verringert wird. Es wurde herausgefunden, dass dies allein dann möglich ist, wenn die Mischung aus porösem Schüttgut und Stärke zusammengesetzt ist, so dass ein Eindringen von Bindemittel in das poröse Schüttgut, insbesondere beispielsweise geblähter Perlite, ganz oder zumindest weitgehend verhindert wird.

Erfindungsgemäß wird ein Eindringen von Wasser in das poröse Schüttgut dadurch verhindert, dass Stärke verwendet wird, die als Verdicker und Bindemittel wirkt. Stärke weist gegenüber den bisher verwendeten Bindemittel eine erhöhte Viskosität auf, so dass diese kaum oder überhaupt nicht mehr in das poröse Schüttgut eindringt. Gleichzeitig wirkt die Stärke klebend, so dass die Körner aus porösem Schüttgut miteinander verbunden werden.

Anmeldungsgemäß wird unter einem „Verdicker" eine Komponente verstanden, die Wasser verdickt, dessen Viskosität also erhöht.

Als Verdicker wird Stärke verwendet, insbesondere beispielsweise eine kaltwasserlösliche Stärke und/oder eine warmwasserlösliche Stärke (Kochstärke). Als kaltwasserlösliche oder warmwasserlösliche Stärke kann beispielsweise Kartoffelstärke verwendet werden. Bei Verwendung einer entsprechenden Stärke steht ein sehr effektiver und gleichzeitig kostengünstiger Verdicker zur Verfügung.

Durch die Verwendung von Stärke weist die anmeldungsgemäße Mischung aus porösem Schüttgut, Wasser, Stärke und etwaigen weiteren Komponenten nur einen sehr geringen Wasseranteil auf. Die Rieselfähigkeit dieser Mischung ist daher äußerst hoch, so dass die Mischung hervorragend in die Hohlräume von Hohlbausteinen gefüllt werden kann. Die Hohlräume können hierdurch problemlos vollständig mit der Mischung ausgefüllt werden. Die Bildung von Freiräumen in den mit der Mischung verfüllten Hohlräumen wird verhindert. Die Mischung ist mithin sehr homogen in den Hohlräumen verteilt und ein fester Verbund der Mischung mit der Wand der Hohlräume ist gewährleistet.

Ferner muss die Mischung, im Gegensatz zu den bisherigen Mischungen, in wesentlich geringerem Umfang getrocknet werden. Hierdurch können Zeit und Kosten gespart werden.

Unter einem Hohlbaustein wird im Sinne der Anmeldung ein beliebiges Bauelement verstanden, das einen oder mehrere Hohlräume aufweist. Der Hohlbaustein kann beispielweise ein Baustein, beispielsweise ein Wandbaustein oder auch eine Bauplatte, eine Bodenplatte oder ein Deckenelement sein. Der Hohlbaustein kann aus einem beliebigen Material bestehen, beispielsweise aus einem keramischen Material, Beton, Zement, Kalksandstein, Gips, Holz, Bimsstein oder Naturstein.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Hohlbaustein ein Hohlziegel verwendet. Bekanntermaßen weist ein Hohlziegel einen oder mehrere Hohlräume auf, die sich durch den Hohlziegel hindurch erstrecken. Bei Verwendung eines Hohlziegels ergänzen sich die guten Baueigenschaften des Hohlziegels (stabil, kostengünstig) hervorragend mit den guten Baueigenschaften eines Dämmmaterials auf Basis eines porösen Schüttgutes, insbesondere beispielsweise geblähter Perlite (leicht, hochisolierend).

Grundsätzlich kann die Mischung beziehungsweise das daraus gebildete Dämmmaterial ein beliebiges poröses Schüttgut enthalten, also beispielsweise Schaumglas, Blähglas, Blähton oder Bims. Bevorzugt wird für das poröse Schüttgut jedoch geblähte Perlite oder geblähte Vermiculite eingesetzt. Es können auch mehrere der vorgenannten Schüttgüter miteinander vermischt als poröses Schüttgut eingesetzt werden.
Das poröse Schüttgut kann in der Mischung beispielsweise in Anteilen zwischen 40 und 70 Gew.-%, also beispielsweise auch in Anteilen zwischen 45 und 60 Gew.-%, in Anteilen zwischen 50 und 60 Gew.-% oder in Anteilen zwischen 50 und 58 Gew.-% vorliegen.
Grundsätzlich kann ein poröses Schüttgut einer beliebigen Körnung verwendet werden. Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das poröse Schüttgut eine Korngröße im Bereich von größer 0 mm bis 6 mm aufweist. Die besten Dämmeigenschaften konnten nachgewiesen werden bei einem porösen Schüttgut mit einer Korngröße von etwa 1 mm. In diesem Fall ist die Porosität des aus der Mischung erstellten Dämmmaterials jedoch so gering, dass es gegebenenfalls nur schwer zu trocknen ist. 50 bis 80 Gew.-% des porösen Schüttguts in der Mischung können daher in einer Korngröße zwischen 2 und 4 mm vorliegen und 20 bis 50 Gew.-% des porösen Schüttguts in einer Korngröße zwischen 0,5 und 1,5 mm (die Angaben in Gew.-% sind jeweils bezogen auf den Anteil an porösem Schüttgut in der Mischung).
Der Anteil an Wasser in der Mischung kann beispielsweise 30 bis 50 Gew.-% betragen, also beispielsweise auch 34 bis 50 Gew.5-%, 42 bis 50 Gew.-% oder 42 bis 48 Gew.-%.
Dieser Wasseranteil liegt deutlich unter dem Wasseranteil der bisher verwendeten Mischungen aus einer wässrigen Kunststoffdispersion und geblähter Perlite.
Die Stärke kann in der Mischung beispielsweise in Gewichtsanteilen von 2 bis 15 Gew.-% vorliegen, also beispielsweise auch in Gewichtsanteilen von 3 bis 15 Gew.-%, in Anteilen von 4 bis 10 Gew.-%. oder in Anteilen von 6 bis 10 Gew.-%.
Eine beispielhafte Mischung, aus der ein Dämmmaterial ausbildbar ist, mit dem die Hohlräume des Hohlbausteines verfüllt sind, setzt sich zum Beispiel wie folgt zusammen: 52 Gew.-% geblähte Perlite (als poröses Schüttgut), 44 Gew.-% Wasser und 4 Gew.-% Kochstärke (als Verdicker). Eine weitere beispielhafte Mischung setzt sich beispielsweise wie folgt zusammen: 58 Gew.-% geblähte Perlite, 38,4 Gew.-% Wasser und 3,6 Gew.-% Kochstärke.
Neben den vorgenannten Komponenten poröses Schüttgut, Wasser und Stärke kann die Mischung noch eine oder mehrere weitere Komponenten enthalten.
Wenigstens eine der weiteren Komponenten kann beispielsweise ein Kieselsol, ein Wasserglas oder eine Mischung daraus sein. Kieselsol und/oder Wasserglas oder Mischungen daraus können im Versatz beispielsweise in Anteilen von 1 bis 10 Gew.-% vorliegen, also beispielsweise auch in Anteilen von 1 bis 5 Gew.-% oder in Anteilen von 1,5 bis 4,5 Gew.-%. Kieselsol und/oder Wasserglas üben – neben der Stärke – in der Mischung ebenfalls eine klebende Wirkung auf das poröse Schüttgut aus. Dabei wurde festgestellt, dass die Stärke als Haftvermittler wirken kann, die die verklebende Wirkung von Wasserglas und/oder Kieselsol in der Mischung verstärkt, so dass sich die Stärke einerseits und das Kieselsol/Wasserglas andererseits in der Mischung hervorragend ergänzen.
Wenigstens eine der weiteren Komponenten kann ein Hydrophobierungsmittel sein. Durch ein in der Mischung verteiltes Hydrophobierungsmittel wird die Mischung insgesamt wasserabweisend (hydrophobiert). Damit ist die Mischung beziehungsweise das aus der Mischung erstellte Dämmmaterial über das gesamte Volumen hydrophobiert (massehydrophobiert), wodurch insbesondere auch ein Eindringen von Wasser in das poröse Schüttgut zusätzlich erschwert beziehungsweise verhindert werden kann. Gleichzeitig kann durch die Massehydrophobierung ein Eindringen von Wasser in das Dämmmaterial verhindert werden, wenn letzteres beschädigt wird.
Hydrophobierungsmittel können der Mischung beispielsweise in Mengenanteilen von 0,1 bis 0,5 Gew.-%, also beispielsweise auch in Mengenanteilen von 0,2 bis 0,4 Gew.-% beigefügt sein. Dabei können beliebige Hydrophobierungsmittel gemäß dem Stand der Technik verwendet werden, beispielsweise Silikonate.
Kumulativ oder alternativ zur vorgenannten Massehydrophobierung durch ein Hydrophobierungsmittel können auch die Körner des porösen Schüttgutes selbst (vor-)hydrophobiert sein, wenngleich auf eine solche Vorhydrophobierung vorteilhafterweise auch verzichtet werden kann, insbesondere wenn der Mischung, wie vorstehend beschrieben, ein Hydrophobierungsmittel beigefügt ist.
Als wenigstens eine der weiteren Komponenten kann die Mischung auch eine Kunststoffdispersion enthalten. Entsprechende Kunststoffdispersionen können insbesondere auch alternativ zu Kieselsol und/oder Wasserglas in der Mischung vorliegen, da auch Kunststoffdispersionen, insbesondere wässrige Kunststoffdispersionen, eine klebende Wirkung auf das poröse Schüttgut ausüben können. Da Kunststoffdispersionen die Brennbarkeit der Mischung beziehungsweise die Brennbarkeit des daraus erstellten Dämmmaterials jedoch erhöhen können, kann auf die Verwendung von Kunststoffdispersionen auch verzichtet werden.
Die wässrigen Kunststoffdispersionen können beispielsweise in Anteilen von 2 bis 12 Gew.-%, also beispielsweise auch in Anteilen von 4 bis 6 Gew.-% in der Mischung vorliegen.
Dabei können beliebige Kunststoffdispersionen nach dem Stand der Technik eingesetzt werden, beispielsweise Reinacrylatdispersionen, Dispersionen auf Basis Acrylat-vinylacetat-copolymeren, auf Basis von Ethylacetat und Methylmetacrylat-copolymeren, auf Basis von Butylacetat und Methylmetacrylat-copolymeren, Carboxylierte Butadien-Styrol-Copolymerisate, Polyvinylacetat Dispersionen, Polyurethandispersionen oder Mischungen aus den vorgenannten Dispersionen.
Die vorgemachten Angaben in Gewichtsprozent beziehen sich – soweit nicht anders angegeben – jeweils auf den Anteil am Gesamtgewicht der Mischung.
Beim Abbinden der Mischung bildet diese das Dämmmaterial aus, mit dem die Hohlräume des Hohlbausteines gefüllt sind. Der Wasseranteil im (abgebundenen) Dämmmaterial kann beispielsweise unter 1 Gew.-% liegen. Das (abgebundene) Dämmmaterial kann dabei beispielsweise zusammengesetzt sein aus 65 bis 95 Gew.-%, also beispielsweise auch 70 bis 90 Gew.-% porösem Schüttgut, 2 bis 25 Gew.-%, also beispielsweise auch 5 bis 10 Gew.-% Verdicker, unter 1% Wasser und 1 bis 12 Gew.-%, also beispielsweise auch 2 bis 8 Gew.-% etwaigen weiteren Komponenten.
Ein Hohlbaustein, dessen Hohlräume unter Verwendung der anmeldungsgemäßen Mischung verfüllt sind, zeichnet sich dadurch aus, dass das aus der Mischung gebildete Dämmmaterial äußerst homogen in den Hohlräumen vorliegt und gleichzeitig äußerst fest mit der Wand des jeweiligen Hohlraumes verbunden ist. Eine Herausfallen der Mischung und des Dämmmaterials aus den Hohlräumen kann dadurch vermieden werden. Gleichzeitig weisen die Hohlbausteine sehr gute und gleichmäßige Eigenschaften, insbesondere auch (Wärme- und Schall-) Isolationseigenschaften auf.
Das Dämmmaterial zeichnet sich schließlich durch eine nur sehr geringe Brennbarkeit aus, so dass man dieses beziehungsweise einen unter Verwendung anmeldungsgemäßen Mischung konfektionierten Hohlbaustein der Brennbarklasse A1 zuordnen kann.

Claims

Hohlbaustein, dessen Hohlräume gefüllt sind mit einem abgebundenen Dämmmaterial auf Basis eines porösen Schüttgutes, wobei das Dämmmaterial gebildet ist aus einer Mischung, enthaltend poröses Schüttgut, Wasser und Stärke.
Hohlbaustein nach Anspruch 1 in Form eines Hohlziegels.
Hohlbaustein nach Anspruch 1, bei dem das poröse Schüttgut geblähte Perlite oder geblähte Vermiculite ist.
Hohlbaustein nach Anspruch 1, bei dem das Dämmmaterial als wenigstens eine weitere Komponente Kieselsol, Wasserglas oder eine Mischung daraus enthält.
Hohlbaustein nach Anspruch 1, bei dem das Dämmmaterial als wenigstens eine weitere Komponente Hydrophobierungsmittel enthält.
Hohlbaustein nach Anspruch 1, bei dem das Dämmmaterial als wenigstens eine weitere Komponente Kunststoffdispersion enthält.
Verwendung einer rieselfähigen Mischung, enthaltend poröses Schüttgut, Wasser und Stärke zur Verfüllung von Hohlräumen in Hohlbausteinen.